JUC工具类: CountDownLatch详解

Java并发编程中的 java.util.concurrent包提供了多种并发编程工具类，其中 CountDownLatch是一个非常有用的类，它允许一个或多个线程等待一系列指定操作的完成。

CountDownLatch简介

CountDownLatch是一个同步辅助类，它允许一个线程或多个线程等待，直到其他线程的一组操作执行完成。CountDownLatch有一个计数器，该计数器初始化为一个正整数，表示需要等待的事件数量。CountDownLatch提供了 countDown方法来表示一个事件已经发生了，每调用一次，计数器的值就减一。当计数器的值变为零时，所有等待的线程就会被释放，这意味着它们可以继续执行。

CountDownLatch的用法

CountDownLatch的常用于可以被拆分为一组独立子任务的场景，每个子任务执行完成后调用 countDown方法。这常见于并行处理任务或等待初始化操作完成。

示例场景

假设我们有一个任务，需要等待一个服务的多个组件完成初始化后才能启动。我们可以使用 CountDownLatch来确保所有组件都初始化完成后，主任务才开始执行。

CountDownLatch的具体实现

以下是一个 CountDownLatch的简单实现例子：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class ServiceStarter {
    public static void main(String[] args) {
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3); // 假设有3个服务组件
        for (int i = 1; i <= 3; i++) {
            final int componentId = i;
            new Thread(() -> {
                try {
                    // 模拟服务组件初始化
                    Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
                    System.out.println("Component " + componentId + " has started.");
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                } finally {
                    latch.countDown();
                }
            }).start();
        }

        try {
            latch.await(); // 等待所有服务组件启动
            System.out.println("All services are up, application is starting now!");
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

上述代码中，我们启动了三个线程分别表示三个需要初始化的服务组件。每个线程启动后，就开始执行初始化操作，完成后调用 countDown方法。主线程中的 latch.await()会一直阻塞，直到计数器的值减到0。

CountDownLatch的核心方法

CountDownLatch 提供了两个关键方法：

1. public void await() ：调用该方法的线程会被阻塞，直到计数器的值减到零。
2. public void countDown() ：该方法会使计数器的值减一。当计数器的值减到零时，所有因 await()方法阻塞的线程会被释放。

CountDownLatch的特点

1. 计数器的值只能在初始化时设置，之后无法被重置。
2. 计数器到零之后，所有的 await方法调用立即返回，后续的 countDown调用不会有任何影响。
3. 不同于 CyclicBarrier，CountDownLatch无法重复使用。

总结

CountDownLatch是并发编程实践中的一个重要工具，它能简化多线程协调执行的复杂性，特别是在当一个操作需要等待一个或多个事件完成才能继续执行时。使用 CountDownLatch可以编写简洁的并行代码，确保在执行操作之前，所有的必要步骤都已经准备就绪。